【発明の詳細な説明】
ライニングパイプ物品の結合方法
本発明は、ライニングパイプ物品の結合技術、およびこのような結合に使用す
るパイプフィッティングに関する。
より詳しくは、本発明は、ライニング、特にポリエチレンまたは他の熱可塑性
材料からなる緊密嵌合ライニングを備えたパイプを結合する技術に関する。これ
らのパイプは、特に、例えば、二酸化炭素、硫化水素、メタンまたは炭化水素を
含む液体炭化水素の搬送に使用することを目的とする。搬送される液体は、例え
ば、１６０℃までの値の温度、および例えば5,000 lb/in2までの値の圧力を有す
る。搬送される液体として、単独の非脱泡水または炭化水素と一緒の非脱泡水、
またはブラインがある。一般に、これらのパイプは、パイプに通常使用される材
料にとって非常に有害な作用を与える液体を搬送することを目的とする。パイプ
の材料は、通常、金属、例えば鋼または鋳鉄等の鉄系金属である。従って、パイ
プにより搬送される液体の作用を低減させるため、パイプには熱可塑性材料から
なるライナが嵌装される。
このようなライニングパイプは、長いパイプラインを建造するためには、所定
間隔で結合しなければならない。
このようなパイプラインの端部には、例えば弁のような他のパイプに似た物品
が設けられる。本願明細書では、「パイプ物品(pipe item)」という表現は、パ
イプ、および、例えば弁のようなパイプに似た他の物品を意味する。
本発明の目的は、２つの金属パイプ物品を結合する方法、該方法により結合さ
れる２つの金属パイプ物品、およびこのような方法に使用する金属パイプフィッ
ティングを提供することにある。パイプ物品またはパイプフィッティングは、例
えば鋼または鋳鉄等の鉄系金属で形成できる。
米国特許第5,009,737号（発明者：Lescaut、Atochemに譲渡）にはパイプライ
ン構造を作る方法が開示されており、この方法は、内部被覆（internal coverin
g）を軸線方向端部の軸線方向内側に終端させて、前記内部被覆の長手方向端部
の間に位置する非被覆内壁セクションを形成するようにパイプの端同士を位置決
めし、パイプの端同士を一体に溶接し、溶融可能材料のストリップを前記非被覆
内壁セクションの半径方向内方に導入し、ストリップを加熱すると同時に、スト
リップに半径方向外向きの圧力を加えてストリップを非被覆内壁セクションに押
し付け、ストリップの厚さを減少させかつストリップの長手方向幅を増大させて
ストリップを被覆の隣接端部を接触させ、かつ非被覆内壁セクションを完全に被
覆してストリップを被覆に融着させることからなる。
上記米国特許に開示された例では、２つの各隣接パイプが、ポリアミド熱可塑
性材料からなる被覆を有している。各パイプの隣接端部には被覆がなされていな
い。パイプの２つの隣接端部が一体に溶接される。
ストリップもポリアミド熱可塑性材料からなり、６mmの初期厚さおよび８０mm
の幅を有している。パイプの隣接端部は、誘導加熱ユニットにより２００℃の温
度に加熱されると同時に、ストリップの内面に２０kPaの圧力が加えられる。温
度が２００℃に到達するやいなや加熱が中止され、かつストリップに加えられる
圧力が除去されると温度が１００℃に低下するまで強制冷却が行なわれる。この
結果、ストリップが溶融状態になりかつその幅が拡げられて、ストリップが２つ
のパイプの被覆の端部に融着される。
ストリップには、パイプ内部で移動できる自己推進キャリジに取り付けられた
４つの油圧ラムにより半径方向に移動可能な４つのブレードにより圧力が加えら
れる。このキャリジには、被覆が存在しないパイプ部分（該部分内をキャリジが
移動する）を検出する手段が設けられている。この手段として、例えば、放射性
同位元素または機械的フィーラが使用される。
上記米国特許第5,009,737号は、被覆材料としてポリエチレンを使用すること
に言及しているが、被覆としてのライナの使用を想定しているとは考えられない
。ライナは、スチールパイプ内に引き抜かれるワンピースパイプに似た部材であ
る。これに対し、上記米国特許に開示された被覆は、特定の形態でパイプに徐々
に付着された被覆である。この米国特許において言及されている別の形態の被覆
として、遠心力塗布セメント（centrifuged cement）およびビチューメンがある
。
上記米国特許に開示された方法は、最初に金属パイプを一体に溶接し、次に、
パイプ内で作動する工具を用いて、２つのパイプの被覆にストリップを融接する
ことからなる。
米国特許第4,611,833号（発明者：Lescaut、Atochemに譲渡）には、パイプ内
部を腐食または摩擦から保護するため感熱材料で内部がコーティングされかつ溶
接継手により連結された少なくとも２つのパイプセクションからなるパイプライ
ンが開示されている。このパイプラインでは、各金属パイプの内部が、パイプの
端部から、パイプ直径の１／２〜３倍の距離に亘ってステンレス鋼合金でコーテ
ィングされ、感熱材料が存在しない側のパイプの端部には留保ゾーン（reserve
zone）があり、感熱コーティングは、パイプの端部から少なくとも２０mmの長さ
に亘ってステンレス鋼合金コーティングとオーバーラップし、各セクションの縁
部はステンレス鋼合金でコーティングされかつ２つのパイプセクション間の溶接
継手を形成し、パイプセクションは、ステンレス鋼合金により形成されたボンド
によりパイプの縁部が一体に結合され、更に、パイプを形成する金属と実質的に
同じ金属からなる金属の外側溶接により結合される。
この米国特許では、５００ミクロンの厚さをもつステンレス−フェロクロム合
金が、パイプの端部から測定して１２０mmの長さに亘って、直径２００mmのパイ
プの内壁および縁部に付着される。この被覆はライナではないが、パイプセクシ
ョンの端部から８０mmの非被覆保留ゾーンを残して、６００ミクロンの厚さを得
るべく静電的に付着されたポリアミド−１１からなる被覆である。
パイプの内面に被覆を付着するには、上記米国特許第4,611,833号に開示の方
法は、各パイプの全長に亘ってパイプの内面にアクセスする必要がある。
上記米国特許第5,009,737号および第4,611,833号に開示された方法は、パイプ
物品を結合して前述の種類の長いパイプラインを建造することに適用することは
できない。特に、米国特許第5,009,737号では、２つのスチールパイプが最初に
溶接により結合される。この場合、２つのパイプのライナの結合には、パイプの
内部で作動する機械の使用を必要とする。この作動を遂行できるようにするには
、パイプの長さに制限があることは明らかである。このような作動は、各パイプ
の長さがせいぜい１５m程度の場合にのみ可能であり、かつライナ結合作動は、
一定長さのパイプが先行パイプに付加される度毎に行なわれると推測される。
また、上記方法は、各継手においてパイプの回りに配置される誘導ユニットを
使用するものである。この点でも、各継手はパイプに沿ってせいぜい１５m毎に
設けられると推測される。
上記米国特許第4,611,833号は、各パイプの端部にステンレス鋼コーティング
の内部肉盛りを行い、その後に静電方法またはディッピングまたは回転鋳造によ
り肉盛りを必要とする方法を開示する。このような方法では、パイプの長さがせ
いぜい１５mに制限されてしまう。従って、パイプラインを建造するには、１５m
毎に継手を設けなくてはならない。
本発明によれば、２つのパイプ物品を結合する方法が、管状金属フィッティン
グを各パイプ物品の端部に結合し、各フィッティングが、耐食性金属で形成され
かつフィッティングの自由端まで延びている内面を備え、該内面が、隆起部によ
り分離された溝を備え、前記パイプ物品を熱可塑性ライナでライニングし、耐食
性金属からなるそれぞれのリングを各フィッティング内に押し込んで、ライナを
圧縮しかつライナをフィッティングの溝内に押し込み、フィッティングを溶接に
より結合することからなる。
フィッティング内に押し込まれるそれぞれのリングを使用する代わりに、本発
明の他の方法は、各フィッティング内に収容される、フィッティングより小さい
それぞれのリングを使用し、次に、リングが外方に押し付けられてライナを圧縮
しかつ該ライナをフィッティングの溝内に押し込む。
フィッティングを溶接することによりフィッティングを結合する代わりに、フ
ィッティングの自由端に外部フランジを設け、フィッティングのフランジに通さ
れるボルトによりフィッティングを結合することができる。
パイプ物品自体は、その一方は、耐食性金属で作ることができかつ外部フラン
ジおよびフィッティングを設けることができ、前記一方のパイプ物品はフランジ
に通されるボルトにより結合され、一方のパイプ物品はライナまたはリングを収
容していない。
本発明の方法に使用する本発明のパイプフィッティングは、一定長さの耐食性
金属パイプを有し、該パイプの内面には隆起部により分離された溝が設けられて
おり、パイプの内径より小さい直径をもつ耐食性金属からなるリングを有し、前
記フィッティングは、使用に際し、溶接により一方のパイプ物品に結合され、次
に、パイプ物品およびフィッティングが熱可塑性ライナによりライニングされ、
次に、リングが溝に対向するようにしてライナ内に配置されてライナを溝内に押
し込み、フィッティングが溶接により同類のフィッティングに結合される。
フィッティングは、これと一体の外部フランジを有し、かつ、フランジに通さ
れるボルトにより、一体の外部フランジを備えた同類のフィッティングまたは他
のパイプ物品に結合される。
本発明の方法に使用する別の構成のパイプフィッティングは、耐食性金属から
なる内部クラッディングを備えた一定長さの金属パイプを有し、クラッディング
はフィッティングの第１端部まで延びており、クラッディングの内面は隆起部に
より分離された溝を有し、耐食性金属からなりかつパイプの内径より小さい直径
をもつリングを有し、フィッティングは、使用に際し、前記第１端部とは反対側
の端部が一方のパイプ物品に結合され、次に、パイプ物品およびフィッティング
が熱可塑性ライナによりライニングされ、次に、リングが、溝に対向するように
してライナ内に配置されかつライナを溝内に押し込み、フィッティングが溶接に
より同類のフィッティングに結合される。
このようなフィッティングには、ボルト孔および作用面を備えた一体の外部フ
ランジを設け、作用面がフィッティングの前記第１端部から外方に延びておりか
つ作用面には環状溝が形成されており、前記クラッディングは、前記溝を備えた
前記作用面上にも延びており、該作用面で前記クラッディングは環状溝を形成し
、該環状溝は、使用に際し、両フランジのボルト孔に通されるボルトの作用によ
り、同類のフィッティングまたは他のパイプ物品のフランジの溝に対して圧縮さ
れる。
本発明はまた、本発明の方法により一体に結合される２つのパイプ物品を提供
する。
前記パイプ物品またはパイプフィッティングが鋳鉄で形成されておりかつ別の
鋳鉄または何らかの他の溶接可能な金属に溶接すべき場合には、溶接は、鋳鉄溶
接技術分野で知られている注意を払って溶接を行なわなくてはならない。
以下、添付図面を参照して、２つのパイプ物品の結合方法の実施例を説明する
。
第１Ａ図および第１Ｂ図は、２つのパイプ物品間の継手の第１形態の一部を通
る縦断面図である。
第２図は、第１Ａ図および第１Ｂ図に示す溝および隆起部を示す拡大部分断面
図である。
第３図は、継手の第２形態に使用されるフィッティングを通る断面図である。
第４図は、パイプ物品に結合された第３図に示すフィッティング（第３図に示
すフィッティングは単なる例示であり、第１Ａ図、第１Ｂ図または第７図に示す
種類のフィッティングも同様に使用できる）の一部を通る縦断面図であり、リン
グをフィッティングに押し付ける装置を示すものである。
第５図は、第４図と同様な断面図であるが、リングの別の形態およびリングを
拡大する装置を示すものである。
第６図は、第５図と同様な断面図であるが、リングを拡大する装置の別の実施
例を示すものである。
第７図は、第１図と同様な断面図であるが、外部フランジを備えたフィッティ
ングの別の形態を示すものである。
第１Ａ図および第１Ｂ図は、２つのパイプ物品１０のうちの一方のパイプ物品
１０を示す。この場合の各物品はスチールパイプである。図示しかつ以下に説明
する右側フィッティングの右側端部には、他のパイプ（図示せず）が結合される
。パイプ１０および他のパイプは、炭素鋼からなる。
各パイプ１０は、環状ガース溶接１４により管状炭素鋼フィッティング１２に
結合される。両フィッティング１２は、環状ガース溶接１５により結合される。
各フィッティング１２の内部は参照番号１６で示す箇所が除去されており、フ
ィッティング１２には、溶着により、高耐食性合金クラッディング材料１８が肉
盛りされる。クラッディング材料１８は、例えば、Inconel 625溶着肉盛り材料
である。材料１８の内面は後で機械加工され、環状内側隆起部２２により分離さ
れる一連の環状内側溝２０を形成する。
除去領域１６の内端部と隆起部２２との間で、材料１８の内面が機械加工され
、幅広溝２４が形成されている。隆起部２２を越え、フィッティング１２の端部
に至る右側領域において、材料１８の内面が機械加工され、凹部２６が形成され
る。
各パイプ１０は管状ライナ３０を有している。この例では、ライナ３０は中密
度ポリエチレンからなる。ライナ３０はパイプ１０内に緊密嵌合されかつ緊密嵌
合ライナを固定する任意の方法で取り付けられている。好ましい固定方法は、「
スエージライニング」法である。「スエージライニング」は、British Gasplc.
社の商標である。この方法では、ポリエチレンライナが、該ライナの直径を減少
させるダイを通して引き抜かれる。次に、ライナはスチールパイプを通して引き
抜かれる。ライナは弛緩でき、一定時間経過後にライナがその元の直径に復元し
て、パイプ内に緊密嵌合される。
各ライナ３０は、溝２０および隆起部２２の領域においてリング３２により圧
縮される。リング３２は、例えばInconel 625溶着肉盛り材料のクラッディング
で形成された耐食性外側コーティング３３を備えた適当な金属で形成できる。別
の方法として、リング３２の全体をステンレス鋼で形成することもできる。各リ
ング３２はフィッティング１２内に押し込まれ、ライナ３０を溝２０内に押し込
む。
各ライナ３０はフィッティング１２の端部から短い位置に終端し、ライナ材料
からなる環状帯４０が、２つのライナ３０の端部間のギャップ内に収容される。
環状帯４０は外側環状溝４２を有し、該溝４２内には断熱材からなる環状本体４
４が受け入れられる。好ましい材料として、Burnstone Ceramic Limited社（19
Redgates,Walkington，Beverly，North Humberside HU17 8TS、英国）からRefra
ctory Sheet Type A Moldableの名称で市販されているものがある。この材料は
、酸化アルミニウムと、約３５〜４０％の水（この水は、乾燥すると喪失する）
、１％の有機質粘結剤および微量のアンモニアを含むケイ酸アルミニウム繊維と
の混合物からなる。溝内に受け入れられると、矩形ストリップの形態をなす材料
１８が容易に環状本体４４に成形され、その両端部が一体に押圧される。ストリ
ップの両端部のシェーピングおよびモールディングの後、ストリップを加熱して
乾燥させれば、硬い本体４４が得られる。
本体４４は両フィッティング１２間の環状ガース溶接１５に跨がり、この下の
ライナ材料のリング４０を保護する。
２つのパイプ１０を結合する手順は次の通りである。すなわち、
（ａ）フィッティング１２を溶接によりパイプに結合する。
（ｂ）各パイプ１０は、ポリエチレンライナ３０を、ダイに通し、更にパイプ
１０およびフィッティング１２に通して引き抜くことにより、「スエージライニ
ング」法を用いてライニングする。２４時間の弛緩期間の経過後、ポリエチレン
ライナ３０を、パイプおよびフィッティングより僅かに短く切断する。
（ｃ）圧縮リング３２を各フィッティング１２内に押し込む。ポリエチレンラ
イナ３０は、正に１０〜２０％圧縮されて、フィッティング１２の溝２０内にお
よび隆起部２２に対し押し込まれる。いずれの場合でも、リング３２の挿入によ
りフィッティング１２内に押し込まれたあらゆる余分のポリエチレンは、クラッ
ディング材料１８の内面に機械加工された長溝２４に収容される。
（ｄ）ライナが存在しない各フィッティング１２の長さを残して、ポリエチレ
ンライナ３０を最終長さに切断する。
（ｅ）ライナ材料からなる環状帯４０を一方のフィッティング１２内に配置し
、他方のフィッティング１２を環状帯４０上で引き抜く。
（ｆ）環状ガース溶接１５により２つのフィッティング１２を結合する。溶接
が完全な耐食性を有しかつクラックが存在しないようにするため、ＴＩＧ（tung
stn inert gas welding）溶接法を使用し、かつクラッディング材料１８と相容
性をもつ溶加棒を使用する。断熱材４４は、溶接時にリング４０を保護する。
第２図は、フィッティング１２の溝２０および隆起部２２の詳細を示す。第２
図における特徴の値を下記の表に示す。
特徴 値
角度Ａ 30°
隆起部の幅Ｂ 3mm
隆起部のピッチＣ 9.3mm
隆起部の半径Ｄ 1.0mm
上記例では、パイプ１０は219.1mmの外径および２００mmの内径を有する。各
フィッティング１２の長さは５００mmである。
この例では、各パイプ１０は、0.5〜1.0kmの長さを有する。パイプラインを建
造する場合、一般的条件は、ライニングパイプ間に全部で２〜３個の継手を設け
ることである。本発明による方法の長所は、このようなパイプラインの大部分
を炭素鋼を用いて建造できることであり、このため、全部に高合金鋼（Duplex）
を使用する場合または腐食防止剤を用いる場合に比べ非常に安価である。
パイプを一体結合する本発明の方法を用いて建造されたパイプラインの作動中
、パイプラインにより搬送される腐食生成物は、最終的にライナ３０を透過する
。これにより、スチールパイプ１０の内面には非常に小さい腐食が生じる。しか
しながら、一定時間が経過すると腐食生成物の沈着のため、このような腐食作用
は停止する。
フィッティング１２のクラッディング１８の内面に到達した腐食生成物は、い
かなる腐食をも引き起こさない。各ライナ３０は圧縮されかつクラッディング１
８に押し付けられているため、クラッディング１８とライナ３０との間には、パ
イプラインにより搬送される腐食生成物のためのいかなる通路も存在しない。
前述の環状帯４０の使用は任意である。パイプラインにピグが使用される場合
、ピグがライナ３０の端部間のギャップを横切るときに、（環状帯４０が存在し
なければ）ピグに何らかのダメージが付与される可能性があるため、環状帯４０
が設けられる。ピグ作業が不要であることが判明している場合には、環状帯４０
を省略できる。
第３図は、フィッティングの変更態様５０を示す。フィッティング５０は、そ
の全部がDuplexステンレス鋼または他の耐食性金属で形成される。
２つのフィッティング５０が、フィッティング１２を用いることなく、溶接に
よりパイプ１０に結合される。参照番号１４で示す箇所の溶接は、Duplex鋼と相
容性のある溶加材を用いて行なわれ、２つのDuplexフィッティング間の参照番号
１５で示す箇所の溶接は、適当な溶加材を用いて行なわれる。
第４図は、パイプ１０と、溶接１４によりパイプ１０に結合されたフィッティ
ング５０とを示す。ライナ３０は、パイプ１０およびフィッティング５０を通し
て既に挿入されている。
リング３２は、ライナ３０の内径より大きい外径を有する。リング３２がフィ
ッティング５０の溝２０に対向する位置に到達すると、リング３２は、該リング
３２自体と隆起部２２との間でライナ３０を圧縮し、該ライナ３０を溝２０内に
押し込む。
第４図の部品は、リング３２がライナ３０内に挿入される直前の位置を示して
いる。
リング３２は、フィッティング５０の周囲に配置されたクランピング組立体６
６にタイロッド６４を介して連結された板６２に反力を作用する流体シリンダ６
０を用いて、所定位置に押し込まれる。クランピング組立体６６はタイロッド６
４に連結されたクサビ６８を有し、該クサビ６８は、フィッティング５０と係合
する内側のクサビ７０に対して反作用する。シリンダ６０のピストンロッド７２
は、リング３２と係合する負荷板７４に作用する。
リング３２の外面にはシリコーングリースが塗布される。これにより、摩擦が
低減され、ライナ３０内へのリング３２の挿入が比較的容易になり、従ってライ
ナ３０を圧縮して溝２０内に押し込むのに必要な力を大幅に減少できる。
リング３２が、溝２０に対向する最終位置に押し込まれると、ライナ３０がそ
の最終長さ（すなわち、フィッティング５０の自由端のレベル）に切断される。
フィッティング５０の形式の代わりに、第１図に示すフィッティング１２の形式
を使用する場合には、ライナ３０は、第１図に示すように、フィッティングの内
部の最終長さに切断することができる。
第５図は、ライナ３０を圧縮して該ライナ３０を溝２０内に押し込むのに使用
されるリングの別の形態を示す。この場合、リング８０は、最初は、ライナ３０
の内径より小さい外径を有する。第５図に示す部品は、リング８０が拡大されて
ライナ３０を圧縮する直前の位置にある。リング８０は溝２０に対向する位置に
配置され、流体シリンダ８２を使用してリング８０を外方に押し拡げる。リング
８０はその弾性限度を超えて変形され、ライナ３０をリング８０とフィッティン
グ５０の隆起部２２との間で圧縮する。リング８０はステンレス鋼または他の耐
食性金属で作られる。
シリンダ８２は、クサビ８６（その１つのみを示す）に連結されたピストンロ
ッド８４を有している。クサビ８６は別のクサビ８８（その１つのみを示す）に
作用する。クサビ８８はリング８０に作用する。ピストンロッド８４が図面で見
て左方に移動すると、クサビ８８が外方に移動され、これにより、リング８０が
その弾性限度を超えて外方に押し拡げられる。
第６図は、ライナ３０をフィッティング５０の溝２０内に押し込むリングを使
用する更に別の方法を示す。
リング９０は、最初は、ライナ３０の内径より小さい外径を有する。第６図に
は、リングが拡大される直前の部品の状態が示されている。
最初に、マンドレル９１がライナ３０内に挿入される。第６図で見て、マンド
レル９１の最も左側の端部は、ライナ３０の内径にほぼ等しい直径を有している
。マンドレル９１は、流体シリンダ（図示せず）に連結されたプルロッド９２に
取り付けられている。
リング９０が溝２０に対向する位置に配置され、次に、リング９０と同じ外径
をもつ管状スチール部材９４が、図面で見てリング９０の右側に配置される。部
材９４は、右方への移動が拘束されている。
次に、流体シリンダを作動して、マンドレル９１を、リング９０上で、第６図
で見て右方に引き出す。リング９０は、その弾性限度を超えて外方に拡大される
。リング９０の厚さは、該リング９０がマンドレル９１により拡大されると、ラ
イナ３０を、リング９０と隆起部２２との間で圧縮して、ライナ３０を溝２０内
に押し込むことができるように選択される。
マンドレル９１によってリング９０が拡大されたならば、部材９４がライナ３
０から除去され、次に、マンドレルもライナ３０から除去される。
第７図は、パイプを、弁のような他のパイプ物品に結合する必要がある場合に
使用できるフィッティングの変更形態を示す。この場合には、部品を溶接で結合
する代わりにボルト組立体を用いて結合する必要がある。
この場合、フィッティング１００は一体の外部フランジ１０２を有し、該フラ
ンジ１０２は、参照番号１４で示す箇所でパイプ１０に溶接されるフィッティン
グの端部から離れた端部から、半径方向外方に延びた作用面１０４を有している
。フィッティング１００は、参照番号１１６で示す箇所が除去されており、フィ
ッティング１００の除去領域１１６上には、高耐食性合金クラッディング材料１
１８が、溶接肉盛りとして溶着されている。
フィッティング１００は、環状溝１２２を含む作用面１２０上の参照番号１２
０示す箇所も除去されている。クラッディング１１８は、領域１１６上だけ
でなく、溝１２２を含む除去領域１２０上にも一連続層として肉盛りされている
。また、クラッディング１１８は、溝１２２上に環状溝１２４を形成している。
溝１２４は、スチールリング形継手１２６の一部を収容している。この継手は
、他のパイプ物品１３２の作用面１３０内の対応溝１２８内に一部が収容される
。他方のパイプ物品１３２は、フィッティング１００と同じもので構成できる。
或いは、この他方のパイプ物品１３２は、例えばステンレス鋼のような耐食性金
属でその全体を作ることができる。
フランジ１０２はボルト孔１３６（これらのうちの１つのみを示す）を有して
いる。フィッティング１００は、ボルト孔１３６に通されかつナット（図示せず
）で緊締されるボルト（図示せず）により、他方のフィッティング１３２または
他方のパイプ物品１３２に結合される。スチール継手１２６は、両フランジ間で
圧縮される。
第７図に示す構造の更に別の変更例として、フィッティングの全体を耐食性金
属（例えば、ステンレス鋼）で作ることができる。もちろん、この場合には、い
かなるクラッディングも不要である。
第７図に示したフィッティングは、パイプを他の何らかの種類のパイプ物品に
結合するのに使用されるものとして説明したが、もちろん、第７図に示すフィッ
ティングは２つのパイプを結合するのに使用できる。
リングを使用してライナをフィッティングの溝内に押し込むことについて第１
図、第４図、第５図、第６図および第７図に関連して説明した全ての方法は、本
願に説明した種々のフィッティングとの選択の問題として、互換可能に使用でき
る。
上記任意のパイプ物品１０、またはフィッティング１２、５０または１００は
鋳鉄で形成でき、このような鋳鉄物品を含むあらゆる溶接は、鋳鉄に適した既知
の方法で行なうことができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Method of joining lining pipe articles
The present invention relates to joining techniques for lining pipe articles and the use of such joining.
Pipe fittings.
More particularly, the invention relates to a lining, in particular polyethylene or other thermoplastic
The present invention relates to a technique for joining pipes having a close fitting lining made of a material. this
These pipes, in particular, contain, for example, carbon dioxide, hydrogen sulfide, methane or hydrocarbons.
It is intended to be used for the transportation of liquid hydrocarbons containing. The transported liquid is, for example,
Temperature of up to 160 ° C. and for example 5,000 lb / inTwoHas a pressure of up to
You. Non-defoaming water alone or with a hydrocarbon as the liquid to be conveyed,
Or there is brine. Generally, these pipes are made of materials normally used for pipes.
The purpose is to carry liquids that have a very detrimental effect on the material. pipe
Is usually a metal, for example a ferrous metal such as steel or cast iron. Therefore, pie
To reduce the effect of the liquid transported by the pump, the pipe is made of thermoplastic material.
Is fitted.
Such lining pipes are required for the construction of long pipelines.
Must be joined at intervals.
At the end of such pipelines are articles similar to other pipes, for example valves
Is provided. As used herein, the expression "pipe item"
Ip and other articles resembling pipes, such as valves.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a method of joining two metal pipe articles, which is joined by the method.
Two metal pipe articles to be used and the metal pipe fittings used in such a method.
Is to provide the Pipe articles or pipe fittings are examples
For example, it can be formed of iron or a ferrous metal such as cast iron.
U.S. Pat. No. 5,009,737 (assigned to Lescaut, Atochem) has a pipeline
A method for making an internal structure is disclosed, the method comprising:
g) terminates axially inward of the axial end, and the longitudinal end of said inner coating
Pipe ends together to form an uncoated interior wall section
The ends of the pipes are welded together and the strip of fusible material is uncoated
Introduce radially inward of the inner wall section to heat the strip and simultaneously
Apply radial outward pressure on the lip to push the strip against the uncoated inner wall section
By reducing the thickness of the strip and increasing the longitudinal width of the strip
Bring the strip into contact with the adjacent end of the coating and completely cover the uncoated inner wall section
And fusing the strip to the coating.
In the example disclosed in the above-mentioned U.S. patent, each two adjacent pipes are made of polyamide thermoplastic.
A coating made of a conductive material. The adjacent ends of each pipe are uncoated.
No. The two adjacent ends of the pipe are welded together.
The strip is also made of polyamide thermoplastic material and has an initial thickness of 6 mm and 80 mm
Has a width of The adjacent end of the pipe was heated to 200 ° C by an induction heating unit.
At the same time as heating, a pressure of 20 kPa is applied to the inner surface of the strip. Warm
As soon as the temperature reaches 200 ° C., the heating is stopped and added to the strip
Once the pressure is removed, forced cooling is performed until the temperature drops to 100 ° C. this
As a result, the strip is in a molten state and its width is widened, so that two strips
Is fused to the end of the pipe coating.
The strip is mounted on a self-propelled carriage that can move inside the pipe
Pressure is applied by four blades which can be moved radially by four hydraulic rams
It is. This carriage has a pipe section where there is no coating (the carriage
(Moving) is provided. This means, for example, radioactive
An isotope or mechanical feeler is used.
No. 5,009,737 discloses the use of polyethylene as a coating material.
Does not seem to assume the use of a liner as a coating
. A liner is a one-piece pipe-like member that is drawn into a steel pipe.
You. In contrast, the coating disclosed in the above-mentioned U.S. Pat.
Is the coating attached to the Another form of coating referred to in this US patent
As centrifuged cement and bitumen
.
The method disclosed in the above U.S. patent first welds the metal pipes together and then
Welding the strip to the jacket of two pipes using a tool operating in the pipe
Consisting of
U.S. Pat. No. 4,611,833 (inventor: assigned to Lescaut, Atochem) includes a pipe
The interior is coated with a heat-sensitive material to protect the
Pipeline consisting of at least two pipe sections connected by a joint
Have been disclosed. In this pipeline, the interior of each metal pipe is
From the end, a coating of stainless steel alloy over a distance of 1/2 to 3 times the pipe diameter
The end of the pipe on the side where the heat sensitive material is not
zone) and the thermal coating is at least 20 mm from the end of the pipe
Over the stainless steel alloy coating over the edge of each section
The part is coated with stainless steel alloy and welded between two pipe sections
Forming fittings, pipe sections are bonded by stainless steel alloy
Thereby joining the edges of the pipe together and further substantially with the metal forming the pipe.
They are joined by an outer weld of the same metal.
This patent discloses a stainless-ferrochrome composite having a thickness of 500 microns.
Gold is applied to a 200 mm diameter pie over a length of 120 mm measured from the end of the pipe.
Attached to the inner walls and edges of the pump. This coating is not a liner, but the pipe section
A thickness of 600 microns, leaving an uncoated retention zone of 80 mm from the end of the
A coating consisting of polyamide-11 which has been electrostatically deposited as much as possible.
To apply the coating on the inner surface of the pipe, the method disclosed in the above-mentioned U.S. Pat.
The law requires access to the inner surface of the pipe over the entire length of each pipe.
The method disclosed in the above-mentioned U.S. Pat.Nos. 5,009,737 and 4,611,833 uses pipes.
Applying to building long pipelines of the kind described above by joining the goods is
Can not. In particular, in US Pat. No. 5,009,737, two steel pipes were first introduced.
Joined by welding. In this case, the connection of the two pipe liners
Requires the use of machines that operate internally. To be able to perform this operation
Obviously, there is a limit on the length of the pipe. Such an operation is performed for each pipe.
Is possible only when the length is at most about 15 m, and the liner coupling operation is
It is assumed that this is done every time a fixed length pipe is added to the preceding pipe.
In addition, the above method further includes a guiding unit disposed around the pipe at each joint.
To use. Also in this regard, each joint should be no more than every 15m along the pipe.
It is presumed to be provided.
The above-mentioned U.S. Patent No. 4,611,833 discloses a stainless steel coating on the end of each pipe.
Internal cladding, followed by electrostatic or dipping or spin casting.
A method that requires a refill is disclosed. In such a method, the length of the pipe is reduced.
It is limited to 15m at most. Therefore, to construct a pipeline, 15m
Each time a joint must be provided.
According to the present invention, a method of joining two pipe articles comprises a tubular metal fitting.
To the end of each pipe article, and each fitting is made of corrosion resistant metal
And an inner surface extending to the free end of the fitting, the inner surface being
The pipe article is lined with a thermoplastic liner to provide corrosion resistance.
Press each ring of neutral metal into each fitting to fit the liner
Compress and push liner into fitting groove to fit fitting for welding
Consists of more binding.
Instead of using each ring pushed into the fitting,
Ming other methods are smaller than fittings, housed within each fitting
Use each ring, then press the rings outward to compress the liner
And press the liner into the groove of the fitting.
Instead of joining the fittings by welding the fittings,
Provide an external flange at the free end of the fitting and pass it through the fitting flange.
The fittings can be joined by bolts.
The pipe article itself, on the one hand, can be made of corrosion resistant metal and has an external furan.
And one fitting may be provided with a flange.
One pipe article receives a liner or ring.
I do not accept.
The pipe fitting of the present invention used in the method of the present invention has a certain length of corrosion resistance
Having a metal pipe, the inner surface of which is provided with grooves separated by ridges
Having a ring of corrosion resistant metal having a diameter smaller than the inside diameter of the pipe,
In use, the fitting is joined to one pipe article by welding and then
The pipe articles and fittings are lined with a thermoplastic liner,
Next, the ring is placed in the liner so that it faces the groove and pushes the liner into the groove.
The fitting is then welded to join the like fitting by welding.
The fitting has an external flange integral with it and is threaded through the flange.
Bolt or similar fitting with an integral external flange or other
To a pipe article.
Another configuration of pipe fitting used in the method of the present invention is made of corrosion resistant metal.
A metal pipe of constant length with internal cladding
Extends to the first end of the fitting and the inner surface of the cladding
With more isolated grooves, made of corrosion resistant metal and smaller in diameter than the inner diameter of the pipe
The fitting has a side opposite to the first end in use.
End of the pipe is joined to one of the pipe articles, then the pipe article and fitting
Is lined with a thermoplastic liner, and then the ring is
Into the liner and push the liner into the groove, allowing the fitting to weld
Combined with more like fittings.
Such fittings include integral external fittings with bolt holes and working surfaces.
A flange is provided and the working surface extends outwardly from the first end of the fitting.
The working surface is formed with an annular groove, and the cladding has the groove.
Extending over the working surface, at which the cladding forms an annular groove.
In use, the annular groove is formed by the action of bolts passed through bolt holes of both flanges in use.
Compressed against flange grooves in similar fittings or other pipe articles.
It is.
The present invention also provides two pipe articles joined together by the method of the present invention.
I do.
The pipe article or pipe fitting is formed of cast iron and another
When welding to cast iron or some other weldable metal, the weld is
The welding must be carried out with the care known in the art.
Hereinafter, an embodiment of a method for joining two pipe articles will be described with reference to the accompanying drawings.
.
1A and 1B show a portion of a first configuration of a joint between two pipe articles.
FIG.
FIG. 2 is an enlarged partial cross section showing the grooves and ridges shown in FIGS. 1A and 1B.
FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view through the fitting used for the second configuration of the joint.
FIG. 4 shows the fitting shown in FIG. 3 (shown in FIG. 3) coupled to a pipe article;
The fittings are only examples and are shown in FIG. 1A, FIG. 1B or FIG.
Is a longitudinal section through a portion of
Fig. 3 shows a device for pressing a fitting into a fitting.
FIG. 5 is a cross-sectional view similar to FIG. 4, but showing another form of ring and a ring.
Fig. 3 shows a device for enlargement.
FIG. 6 is a cross-sectional view similar to FIG. 5, but another implementation of the device for expanding a ring.
This is an example.
FIG. 7 is a sectional view similar to FIG. 1, but with an external flange;
It shows another form of ringing.
FIGS. 1A and 1B show one of two pipe articles 10
10 is shown. Each article in this case is a steel pipe. Illustrated and described below
Another pipe (not shown) is connected to the right end of the right fitting.
. The pipe 10 and other pipes are made of carbon steel.
Each pipe 10 is connected to a tubular carbon steel fitting 12 by an annular girth weld 14.
Be combined. The two fittings 12 are joined by an annular girth weld 15.
The inside of each fitting 12 has been removed at the location indicated by reference numeral 16 and
A high corrosion resistant alloy cladding material 18 is welded to the fitting 12 by welding.
Served. The cladding material 18 is, for example, an Inconel 625 weld overlay material.
It is. The inner surface of the material 18 is later machined and separated by an annular inner ridge 22.
A series of annular inner grooves 20 are formed.
Between the inner end of the removal area 16 and the ridge 22, the inner surface of the material 18 is machined.
, A wide groove 24 is formed. End of fitting 12 beyond ridge 22
The inner surface of the material 18 is machined in the right area to
You.
Each pipe 10 has a tubular liner 30. In this example, the liner 30 is
Degree is made of polyethylene. Liner 30 is tightly fitted and tightly fitted within pipe 10
Attached in any way to secure the mating liner. A preferred fixing method is "
"Swage lining" method. `` Swage lining '' is from British Gasplc.
Is a trademark of the company. In this method, the polyethylene liner reduces the diameter of the liner
Pulled out through the die. Next, the liner is pulled through a steel pipe.
Be pulled out. The liner can relax and after a period of time the liner returns to its original diameter.
And is tightly fitted in the pipe.
Each liner 30 is compressed by a ring 32 in the area of the groove 20 and the ridge 22.
Contracted. Ring 32 may be a cladding of, for example, Inconel 625 weld overlay.
Can be formed of a suitable metal with a corrosion resistant outer coating 33 formed by: Another
As another method, the entirety of the ring 32 may be formed of stainless steel. Each
32 is pushed into fitting 12 and liner 30 is pushed into groove 20.
No.
Each liner 30 terminates a short distance from the end of fitting 12 and includes a liner material.
Is accommodated in the gap between the ends of the two liners 30.
The annular band 40 has an outer annular groove 42 in which the annular body 4 made of heat insulating material is provided.
4 is accepted. A preferred material is Burnstone Ceramic Limited (19
Refra from Redgates, Walkington, Beverly, North Humberside HU17 8TS, UK)
ctory Sheet Type A Some are marketed under the name of Moldable. This material
, Aluminum oxide and about 35-40% water (this water is lost when dried)
Aluminum silicate fiber containing 1% organic binder and a trace amount of ammonia
Consisting of a mixture of Material in the form of a rectangular strip when received in the groove
18 is easily formed into the annular body 44, and both ends thereof are pressed integrally. Story
After shaping and molding at both ends of the strip, heat the strip
When dried, a hard body 44 is obtained.
The main body 44 straddles the annular girth weld 15 between the two fittings 12,
Protect ring 40 of liner material.
The procedure for connecting the two pipes 10 is as follows. That is,
(A) The fitting 12 is connected to the pipe by welding.
(B) Each pipe 10 passes a polyethylene liner 30 through a die,
10 and the fitting 12 to pull out
Lining using the “ringing” method. After a relaxation period of 24 hours, polyethylene
Cut liner 30 slightly shorter than the pipe and fitting.
(C) Push the compression ring 32 into each fitting 12. Polyethylene
The inner 30 is compressed by exactly 10 to 20% and fits in the groove 20 of the fitting 12.
And ridge 22. In any case, the insertion of the ring 32
Any extra polyethylene pushed into the fitting 12 will
The lining material 18 is housed in a long groove 24 machined on the inner surface.
(D) Polyethylene, leaving the length of each fitting 12 without liner
The liner 30 is cut to a final length.
(E) An annular band 40 made of a liner material is arranged in one fitting 12.
Then, the other fitting 12 is pulled out on the annular band 40.
(F) The two fittings 12 are joined by the annular girth weld 15. welding
In order to ensure complete corrosion resistance and no cracks, TIG (tung
Uses stn inert gas welding) welding method and is compatible with cladding material 18
Use a filler rod with properties. The heat insulating material 44 protects the ring 40 during welding.
FIG. 2 shows details of the groove 20 and the ridge 22 of the fitting 12. Second
The values of the features in the figure are shown in the table below.
Feature value
Angle A 30 °
Height of protruding part B 3mm
Pitch of raised part C 9.3mm
Radius D of the raised part 1.0mm
In the above example, the pipe 10 has an outer diameter of 219.1 mm and an inner diameter of 200 mm. each
The length of the fitting 12 is 500 mm.
In this example, each pipe 10 has a length of 0.5 to 1.0 km. Build a pipeline
In general, two to three joints are installed between lining pipes
Is Rukoto. The advantage of the method according to the invention is that most of such pipelines
Can be constructed using carbon steel, and therefore all high alloy steel (Duplex)
Is very inexpensive as compared with the case of using a metal or a corrosion inhibitor.
During operation of a pipeline constructed using the method of the invention for joining pipes together
, The corrosion products carried by the pipeline eventually permeate the liner 30
. This causes very little corrosion on the inner surface of the steel pipe 10. Only
However, after a certain period of time, the deposition of corrosion products causes such corrosion
Stops.
The corrosion products that reach the inner surface of the cladding 18 of the fitting 12 are
Does not cause significant corrosion. Each liner 30 is compressed and cladding 1
8 between the cladding 18 and the liner 30.
There is no passage for corrosion products carried by the pipeline.
The use of the aforementioned annular band 40 is optional. When pigs are used in the pipeline
, When the pig crosses the gap between the ends of the liner 30 (the annular band 40 is present
(If not) the pigs could get some damage,
Is provided. If it is found that the pig operation is unnecessary, the annular band 40
Can be omitted.
FIG. 3 shows a variation 50 of the fitting. The fitting 50 is
Are formed of Duplex stainless steel or other corrosion resistant metal.
The two fittings 50 can be used for welding without using the fitting 12
To the pipe 10. Welding at the location indicated by reference numeral 14 is compatible with Duplex steel.
Performed with a tolerant filler material, reference number between two Duplex fittings
The welding at the location indicated by 15 is performed using a suitable filler material.
FIG. 4 shows the pipe 10 and the fittings connected to the pipe 10 by welding 14.
FIG. Liner 30 passes through pipe 10 and fitting 50
Has already been inserted.
Ring 32 has an outer diameter that is greater than the inner diameter of liner 30. Ring 32
When reaching the position facing the groove 20 of the setting 50, the ring 32
32 compresses the liner 30 between itself and the ridge 22 and places the liner 30 into the groove 20.
Push in.
4 shows the position just before the ring 32 is inserted into the liner 30.
I have.
Ring 32 includes clamping assembly 6 disposed about fitting 50.
Fluid cylinder 6 which acts on plate 62 connected to tie rod 64 via tie rod 64
It is pushed into a predetermined position by using 0. Clamping assembly 66 includes tie rod 6
4 having a wedge 68 connected to the fitting 50.
Reacts with the wedge 70 on the inside. Piston rod 72 of cylinder 60
Act on the load plate 74 that engages the ring 32.
Silicone grease is applied to the outer surface of the ring 32. This reduces friction
And the insertion of the ring 32 into the liner 30 is relatively easy, and
The force required to compress and press the nut 30 into the groove 20 can be greatly reduced.
When the ring 32 is pushed into the final position facing the groove 20, the liner 30 is released.
(Ie, the level at the free end of the fitting 50).
Instead of the form of the fitting 50, the form of the fitting 12 shown in FIG.
When using the liner, as shown in FIG.
The part can be cut to the final length.
FIG. 5 shows a liner 30 used to compress and push the liner 30 into the groove 20.
Fig. 4 shows another form of a ring to be made. In this case, the ring 80 initially
Has an outer diameter smaller than the inner diameter of In the part shown in FIG. 5, the ring 80 is enlarged.
It is in the position immediately before the liner 30 is compressed. The ring 80 is at a position facing the groove 20
Once positioned, the fluid cylinder 82 is used to push the ring 80 outward. ring
80 is deformed beyond its elastic limit and the liner 30 is fitted with the ring 80
The compression is performed between the ridges 22 of the lug 50. Ring 80 is made of stainless steel or other
Made of food metal.
The cylinder 82 has a piston rod connected to a wedge 86 (only one of which is shown).
And a head 84. Wedge 86 becomes another wedge 88 (only one of which is shown)
Works. The wedge 88 acts on the ring 80. Piston rod 84 seen in drawing
Move to the left, the wedge 88 is moved outward, which causes the ring 80 to move
It can be pushed outward beyond its elastic limit.
FIG. 6 uses a ring to push liner 30 into groove 20 of fitting 50.
A further alternative method is shown.
Ring 90 initially has an outer diameter smaller than the inner diameter of liner 30. In FIG.
Shows the state of the part immediately before the ring is enlarged.
First, the mandrel 91 is inserted into the liner 30. Looking at Fig. 6,
The leftmost end of the barrel 91 has a diameter approximately equal to the inner diameter of the liner 30
. A mandrel 91 is connected to a pull rod 92 connected to a fluid cylinder (not shown).
Installed.
The ring 90 is arranged at a position facing the groove 20, and then has the same outer diameter as the ring 90.
A tubular steel member 94 having the shape shown in FIG. Department
The material 94 is restricted from moving to the right.
Next, by operating the fluid cylinder, the mandrel 91 is placed on the ring 90 as shown in FIG.
Look at and pull out to the right. Ring 90 expands outward beyond its elastic limit
. When the ring 90 is enlarged by the mandrel 91, the thickness of the ring 90 increases.
The inner 30 is compressed between the ring 90 and the ridge 22 so that the liner 30 is
Is selected so that it can be pushed into.
If the ring 90 is expanded by the mandrel 91, the member 94
0, then the mandrel is also removed from liner 30.
FIG. 7 illustrates a case where a pipe needs to be connected to another pipe article such as a valve.
3 shows a variation of a fitting that can be used. In this case, the parts are joined by welding
Instead, they must be joined using a bolt assembly.
In this case, the fitting 100 has an integral outer flange 102,
The fitting 102 is a fitting that is welded to the pipe 10 at a location indicated by reference numeral 14.
A working surface 104 extending radially outward from an end remote from the end of the ring
. In the fitting 100, the portion indicated by reference numeral 116 has been removed.
A high corrosion resistant alloy cladding material 1
18 are welded as weld overlays.
The fitting 100 has a reference numeral 12 on the working surface 120 which includes an annular groove 122.
The portions indicated by 0 are also removed. Cladding 118 only on area 116
Not only, but also as a continuous layer on the removal area 120 including the groove 122.
. The cladding 118 forms an annular groove 124 on the groove 122.
The groove 124 accommodates a part of the steel ring joint 126. This fitting
, Partially accommodated in corresponding grooves 128 in the working surface 130 of another pipe article 132
. The other pipe article 132 can be configured with the same thing as the fitting 100.
Alternatively, the other pipe article 132 is made of a corrosion-resistant metal such as stainless steel.
A genus can make its whole.
Flange 102 has bolt holes 136 (only one of which is shown)
I have. Fitting 100 is threaded through bolt holes 136 and nuts (not shown)
), The other fittings 132 or
It is connected to the other pipe article 132. Steel fitting 126 is between the flanges
Compressed.
As yet another modification of the structure shown in FIG. 7, the entire fitting is made of corrosion resistant metal.
It can be made of a genus (eg, stainless steel). Of course, in this case, yes
No significant cladding is required.
The fitting shown in FIG. 7 converts the pipe to some other type of pipe article.
Although described as being used for joining, of course, the fitting shown in FIG.
Ting can be used to join two pipes.
First about using a ring to push the liner into the groove in the fitting
All of the methods described in connection with FIGS. 4, 5, 6 and 7
As a matter of choice with the various fittings described in the application, they can be used interchangeably.
You.
The optional pipe article 10 or fitting 12, 50 or 100 above
Any welding that can be formed of cast iron and includes such cast iron articles, is suitable for cast iron
Can be performed in the following manner.
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(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＺ，Ｈ
Ｕ，ＪＰ，ＫＺ，ＭＸ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＵ，ＳＫ，ＵＡ
，ＵＳ
(72)発明者 カミングス ロバート ジェームズ
イギリス ノーサンバーランド エヌイー
61 ２ティーティー モーペス ハイ ス
トーブヒル ６
【要約の続き】
──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), AU, BR, CA, CZ, HU, JP, KZ, MX, NO, PL, RU, SK, UA, US (72) Inventor Cummings Robert James UK Northumberland N. 61 61 Tea Tea Morpeth High Stove Hill 6 [abstract] Continued】